VTS系统范文

VTS系统范文（精选7篇）

VTS系统 第1篇

琼州海峡500kV海底电缆为海南电网与南方电网主网联网工程重要组成 部分,它是我国 第一个超高压、长距离、大容量跨海电缆,也是目前世界上单条最长距离、较大容量的超高压海底电缆。海底电缆为自容式充 油电缆,采用牛皮纸绝缘,注入低黏 度合成油。 每根电缆捆绑敷设一根光缆,用于通信、海缆温度监测及泵站运行控制。

琼州海峡是沟通北部湾和南海中、东部的海上走廊,是重要港口的海上交通捷 径。联网工程 竣工后,海底电缆在运 行中除了 受到潮汐、波浪、冲 刷及地震 等自然条 件的作用外,还将遭受 到渔业活 动和船只抛锚等人为外力因素的破坏。据统计,海洋渔业、航运和海洋工程船只对海缆造成的损坏,是海缆发生故障的三大主要原因。一旦海缆遭受损坏,会带来巨大的经济损失和不良社会影响。故采用先进技术全面监控海底电缆上方船舶航行情况,以有效保护海底电缆的安全显得十分必要。

1VTS系统

1.1VTS系统介绍

VTS为英文VesselTrafficService的缩写,是主管机关依照国家法律、法规,在其管辖水域直接行使水上交通安全管 理职能的行政管理和执法部门。VTS系统是指由主管机关设置的对船舶实施监督、管理和控制并提供咨询服务的系统。

1.2VTS系统管理和服务的对象

按有关国际公约和国内规范规定应配备通信设 备及主管机关要求加入VTS系统的船舶。

1.3VTS系统管理和服务的水域范围

琼州海峡东、西口报告线以内,除去琼州 海峡内所 有已建成使用的港口、锚地水域和进出港航道等之外的船舶可航行的水域。

1.4VTS系统的组成

VTS系统由电子系统、配套系统、管理系统、法规系统等组成,其中电子系统主要包括雷达系统、信息传输系统、船舶数据库信息系统、显示系统、船岸通信系统等。

1.5船舶报告制度

一般来说,船舶进出VTS系统管理 区域和在 管理区域 内的动态均须在指定的VHF频道向管理中心报告。船舶报告区域图如图1(实线为报 告线)所示,船舶在图 中区域,应通过VHF向VTS中心报告。

1.6交通服务

VTS中心可提供交通信息、气象信息、协助航行、支持联合行动信息(须请求)、交通流组织服务、航行警(通)告信息。

2VTS系统在海底电缆保护中的应用

2.1VTS系统与海缆监控中心

为了保证海底电缆生产安全,实现对海缆路由海面及过往船只进行24h实时监视,当过往船只出现威胁海底电缆安全的趋势时,及时向其发出警告;在出现险情和重大事件时,能够进行多方联络、抢险和调度指挥,并将现场险情向上级汇报,利用琼州海峡船舶交通 管理中心VTS系统建立 海底电缆 监控中心,实现对海缆保护区绝大部分过往船舶的实时监视。值班人员保持监视界面上的船只船位、船速、航向、船名等 信息显示,可实现对海底电缆保护区过往船只船速、航向等信息的实时监视,在线实时监视海底电缆保护区过往船舶动态,及时发现 船舶抛锚、拖锚、非法渔业活动及海洋工程施工等可能危及 海底电缆安全的行为,并快速进行处置,避免海底电缆遭受人 为外力破坏。

2.2海缆监控中心的主要职能

海缆路由监控的主要承担部门为海缆监控中心,其主要职能如下:

2.2.1海缆路由水域船舶动态的日常监控

利用雷达系统、VTS系统、船舶自动识别系统和电视监控系统、信息处理系统、计算机辅助决策系统等手段,对海缆路由水域内的船舶进行监视,实时掌握船舶动态,并可用于事故 处理中对险情的全过程跟踪。

2.2.2接收及核实海缆路由水域的报警

建立完善可靠的报警渠道,对报警作出 快速反应,并迅速将报警信息传送给相关部门。具有误报警和重复报警 的识别和处理能力,能及时评估事故的紧急程度,以统一标准的电 子文档详细记录报警信息。

2.2.3处理险情的辅助决策

利用网络和数据库系统及时查询报警船舶的信息、气象环境信息和巡逻力量的分布信息,利用地理信息系统直观地显示和模拟现场险情发展情况,及时评估险情的变化情况,适时修改调整报警解除方案。

2.2.4调度指挥

通过海上安全通信系统(VHF和单边带)、无线对讲 系统和公众通信网络与报警船舶、各巡逻单元保持有效可靠的通信联系,及时获取各种信息,布置险情解除任务,调动外部 资源,协调险情解除行动。

2.3VTS系统电子海图设定

在海面上没有醒目的物理界限来提醒航行的船舶,电子海图是进行海域信息化应用的基础平台。监控用海图要求海 缆路由水域的信息齐全,具有无级缩放、分层显示、自动计算水深等功能,支持漫游显示和编辑,以方便编辑海缆路 由水域。电子海图应能满足下述需要:(1)设定海缆路由区域和界限;(2)设定海缆路由危险区 域;(3)设定预警 区域;(4)设定告警 区域;(5)设定禁锚区域;(6)设定禁渔区域;(7)潮汐分析;(8)航行轨迹显示;(9)距离和方位测量;(10)可测量任意两点(海缆路由警告线、船舶、物标、岸线上的某个点等)之间的距离 和方位;(11)航线设计和分析。

2.4海底电缆智能监控系统

海缆路由监控除了具备对采集到的数据进行综 合显示的能力外,还应具备系统性的智能分析海缆监控事件的能力,从而能够从船舶行为中自动地分析获取告警事件,提高监控中心的监控效能,充分发挥VTS系统和海缆路由监控系统的能力,实现海缆路由监控智能化目标。其实现功能如下:

(1)船舶进入海缆路由区域边界线报警。通过海南海事局VTS、AIS数据或者备份雷达与AIS数据,系统将自 动对船舶进行检测,当有船舶进入海底电缆边界线时,将产生报警提示,同时将船舶动态信息存入海缆路由安全监控系统数据库中。

(2)船舶在海缆 路由区域 内停留报 警。通过分 析VTS、AIS数据,发现有船舶停留 在海底电 缆区域内,将产生报 警提示,自动通知巡逻船舶到现场进行告警排除,并通过系统协 同海事局对船舶进行监管或执法。

(3)船舶的跟踪和标识。在VTS覆盖区域,可利用手动跟踪对船舶进行跟踪,若船舶装配了AIS系统,也可以通过启动自动跟踪功能对船舶进行自动跟踪。以上操作可通过报警 提示跟踪完成。

(4)船舶距离间隔 报警。通过分 析VTS、AIS数据,发现海缆路由区域内的船舶与船舶之间距离小于设定的距离值时将会发出报警,并通过VHF电台对船舶进行警示。

(5)禁锚区域、禁渔区域设定。依据中华人民共和国国土资源部令第24号《海底电缆管道保护规定》第8条,禁止在海底电缆管道保护区内从事挖砂、钻探、打桩、抛锚、拖锚、底拖捕捞、张网、养殖或其他可能破坏海底电缆管道安全的海上作业。

(6)针对性跟踪。针对海缆区域附近施工船只、附近锚地停泊船只等的短期或长期时间跟踪。

2.5记录重放子系统

海缆路由监控系统持续记录整个系统运行的数据,这些数据包括:船舶航行轨迹、雷达跟踪数据、VHF语音数据、值班电话数据、AIS数据、气象数据、CCTV数据、报警信息、操作员指令数据、系统状态数据等。

3监控中心与海事 VTS值班联动

海缆路由监控系统的运行需要将与 监控相关 的人、船、资源、单位串起来,为提高系统的运行效率,更好地管理海缆路由监控所需的资源,需要信息系统对资源和运行管理进行 支撑,海缆路由监控系统管理信息支撑子系统主要有以下几方面的需求:(1)监控中心与海事VTS值班室的联动办公;(2)值班和巡逻力量调度管理;(3)应急资源 管理;(4)政府职能 接口管理。

4结语

VTS人员管理探析 第2篇

VTS人员管理探析

当前,我国的VTS发展迅速,但大量的资金用于改进设备和引进技术,对于最重要的`资产-人员关注较少,这也引发了VTS运行和管理中的诸多问题.针对这些问题,文中主要从三个方面对VTS中人员管理进行分析:VTS的人员配置,VTS人员的培训与发展以及VTS人员的绩效考核.同时结合国外先进VTS管理的经验,提出了建议和改进的措施.

作 者：陈庆伟 作者单位：安庆海事装备信息处,安徽,安庆,246000刊 名：中国水运(下半月)英文刊名：CHINA WATER TRANSPORT年，卷(期)：10(1)分类号：U676.2关键词：VTS 管理

谈谈VTS的信息服务 第3篇

世界第一个VTS出现于1948年的英国利物浦港。近二十年来, 随着国际贸易的迅速攀升, 港口经济得到了迅猛发展, 为港口经济配套的VTS系统数量也得到了迅速增加, 现今大约有500多个这样的系统在运行。我国于1958年首次在大连港进行岸基雷达导航试验, 1978年, 第一个VTS在宁波北仑港正式开始建设。近些年来, 随着我国水运经济的兴起, 各地VTS的布局建设也得到了蓬勃发展。根据2007年6月份中国水运报报道, 我国VTS系统的建设已经走在了世界前列, VTS中心 (已建2 6个) 和雷达站的数量 (将达100个) 、覆盖面为世界之最, VT S的运行管理也走向了科学化、规范化, 促进了对重点水域、重点船舶、重点时段的有效监管, 明显的改善了VTS辖区的通航环境和秩序, 极大地促进了港口水域的安全。但是, 因为国内外VTS发展的时机、功能侧重点不同, 对VTS本身定位一直争论不休, 法律上也很难加以明确。本文试图从V T S提供信息服务的角度进行阐述, 以VTS主动服务港口经济、及时提醒海上船舶为契合点, 促进港口、海事的和谐发展。

2、VTS的定位

2.1 VTS定义

在1997年国际灯塔协会 (IALA) 提出的VTS指南中首次引入了一个VTS的定义。这个定义就是:“VTS是主管机关为了增进船舶交通安全和效率以及保护环境所设立的一种设施, 它应有能力与VTS区域中的船舶交通相互作用, 并对船舶的交通的发展做出反应。”可以看到, 新指南强调了VTS的一个特征, 即:它有能力与船舶交通相互作用并对船舶的交通的发展做出反应。

2.2 管理与服务

VTS服务是由主管机关实施的, 用于提高船舶交通安全和效率及保护环境的服务。主要包括六大功能:数据搜集、数据评估、信息服务、助航服务、交通组织服务、支持联合行动。VTS工作的内涵是“服务”, 但这里指的“服务”是有管理的服务, 而不是一般意义上的义务型服务, 首先, VTS针对现场水域交通流的特点, 根据收集到的数据资料, 并向船方提供相应的服务内容, 船方必须认真值守, 否则, 就是违反VTS的管理, 违反水运管理的相关法规;其次, VTS向船方提供的信息仅仅要求船方去收听, 并不要求船方如何采取怎样实际的行动, 也就是说, 不具有强制性, 通俗地说, “我讲的话你必须要听, 但如何行动由你自己定夺”, 当然, 如何采取行动, 还是要遵守相关海事管理法规的。比如, 两船交会致有碰撞危险, VTS向你发出险情提示后, 船方必须得听这个提示, 但至于通过停车或转向会让那就由船长根据海上避碰规则的相关规定和实际情况自行定夺。否则, VTS尽管多次发出预警提示, 但是船方依然我行我素, 不予理睬, 发生海事是迟早的事。唯有如此, 服务中带有管理权威, 才能让众多船舶遵守相关规定, 达到水域和谐的目的。当然, VTS也不能要求船方应该如何如何实际去做, 更不能时时以行政处罚、违章罚款相要挟, 换一种思路, 通过向船公司及时通报、发管理建议书, 通过公司化、内部化管理, 促进水上险情隐患、违章事故的消除, 达到殊途同归的目的。最后, 通过不断完善的数据收集, 和正确的数据分析、评估, 对船方提供的信息愈加准确、及时, 让船方主动认识到船方也势必会主动加入到VTS服务中来, 换言之, 通过这种服务的互动, 可以有效地提高海事监管的水平。一句话, “寓管理于服务之中, 优良服务促进监管水平提高”。

2.3 VTS与信息服务

VTS信息服务通常是指保证船方做出航行决定时能及时获得必需信息的一种服务, 但这种信息服务不但对船方有用, 而且对许多潜在的客户, 例如:引航、船舶代理、货主、码头操作人员等等有很大的吸引力。由于VTS在信息的搜集、评估方面有着非常明显的优势, 使得我们比别人拥有着更多的信息资源, 除了VTS对船方的信息服务是无偿的以外, 与其他方的资源共享应考虑是有偿的, 根据笔者的值班经验, 现在宁波港VTS信息服务面向的是许多对于VTS来说根本没有义务的对象, 让他们在享受无偿的信息资源时还在很大程度上分散了VTS值班人员的注意力和精力并可能增加值班人员的风险性。比如, 在宁波VTS中心, 每天均有代理和船东为了争抢靠泊计划, 来向VTS询问船期;又比如每一次交通管制实施和解除后, 均有各个单位的人员来电询问相关动态, 而实际上, VTS在每次行动中都会依照相关规定利用通波等各种手段及时的向相关船舶发布了信息。同时在国际灯塔协会 (IALA) 的相关建议中, VTS信息服务由于服务对象的不同可以是有偿的。因此, 对于那些许多潜在的客户来说, 将具有更大的吸引力。我们应该利用这一契机, 在这一方面有所突破。

3、宁波VTS的信息服务

3.1 宁波VTS辖区通航环境

宁波-舟山港所处沿海水域是国内海上运输的交通要道, 南来北往船只的必经之地, 地理位置毗邻舟山群岛, 海岸线漫长, 岛礁林立, 且经常受雾、台风、寒潮等恶劣航行天气影响, 海上通航环境极为复杂。近年来, 随着外贸经济的持续快速发展、水上交通运输的连年增长、各种海洋资源开发和海洋经济活动的日趋频繁, 港口码头设施的规划是超前发展的, 宁波-舟山港沿海水域的船舶通航密度大增, 客观上使得该港水域发生水上交通事故的概率不断增大。加上宁波-舟山港为我国原油战略储备基地和化学品主要中转基地, 油轮及各类危险品船舶进出频繁, 一旦发生泄漏、火灾事故, 处理不好, 就会酿成灾难性的后果。而目前, 在来往于宁波—舟山之间的岛间、岛陆渡轮, 年旅客运送数量在1000万以上, 另根据宁波VTS2008年的统计数据, 一年来累计进出口船舶流量逾45万艘次, 日均船舶流量1500艘次, 日均重点船舶监视量700艘次, 一旦发生碰撞、沉船事故, 后果不堪设想。

因此, 面对如此复杂的辖区通航环境, 和如此繁忙的水域交通流量, 如果VTS不能主动介入海上船舶的航行信息的交换、不能及时纠正违章船舶的无序航行, 那么, 海上通航秩序将很难加以保证。

3.2 信息服务

信息服务是指保证船方作出航行决定时获得必要信息的一种服务。

VTS对信息的掌握具有宏观、系统的优势, 如对辖区水域的自然条件、水文气象、航行通 (警) 告、突发性事件、危险以及水上交通格局等有比较全面的了解。VTS信息服务的目的是提供船舶必需的信息以保证船方作出航行决定, 为此, VTS值班人员要站在船舶的角度去思考些问题, 结合VTS与船舶对信息掌握的特点, 考虑到各种环境条件下的瞭望、船舶定位和对导航设备的确认等人为疏忽对船舶航行安全所造成的影响, 注重信息服务的及时性和必要性, 充分发挥VTS的信息优势, 为船舶提供人性化的高质量的信息服务。主要有:

1) 、提供锚地水流和锚位信息。这在大潮汛期间尤其重要。如金塘、七里、虾峙南锚地, 锚地水流急, 锚泊船密度大, 极易引起船舶走锚。随着金塘、七里定点锚泊规定的实施, VTS系统可以及时控制锚泊船的数量、提供锚位信息, 以及在异常情况下提醒船舶走锚预警信息, 可以提高船舶的锚泊效率, 大幅度的减少锚地事故的发生。

2) 、提供湾头水域、遮蔽区域的会船信息。由于陆地、岛屿的遮挡, 船舶无法用视觉或雷达观测另一侧的交通情况, 而这些水域往往是船舶转向、交会的繁忙地段, 如涂泥嘴、螺头角、洋小猫岛附近水域等。主动告诉来船的船名、位置、动态等情况, 有助于协调船舶的避让行动, 减少紧迫局面的发生。

3) 、及时提供小型船舶高峰流信息。由于潮汐的影响, 小型船舶的航行很有规律性, VTS可为船舶提供小型船舶高峰流信息, 但应注意信息的提前量, 要在小型船舶高峰流形成初期或影响相关船舶航行前作适当的信息发布, 使船舶能够及时调整航行时间或航线来避开小型船舶的高峰流。如船舶已“身陷”小型船舶群航行, 此时笼统的提醒已没有多大意义, 反而使船舶为应付与VTS的通话而分散精力, 干扰正在进行的避碰行动, 因为此时船舶已很清楚周围的情况, 在能见度良好的白天更是如此。

4) 、在台风、寒潮等恶劣天气下, 主动向船舶提供气象、能见度、通航秩序、港口防抗台部署等情况的信息服务。由于船舶助航设备的局限性, 船舶很需要获得有关港口避风锚地的信息, 以便决定是否继续航行还是择地抛锚。在团雾、雷暴等突发性恶劣天气情况下, 突如其来的能见度变化会使船舶不能及时掌握和了解周围的环境情况, 同时给航海人员带来很大的心理压力, 这就需要VTS发挥系统优势, 提供相关的航行信息。

5) 、发现船舶航行异常时应及时提醒船舶。如船舶明显偏离航道或计划航线, 该转向而未转向, 驶向沉船、浅滩或其他碍航物等情况, 这时VTS应及时进行提醒, 因为这种情况很多是由于认错地形或灯标、定错船位、瞭望疏忽等引起, 船舶往往对自身存在的危险不能及时发现。如2007年6月15日2040时“顺翔3”轮从金塘、七里锚地之间的航道南下, 值班驾驶员误把沉船灯浮当作航道浮筒, 欲从正中穿过, 幸好VTS及时提醒, 避免了相关事故的发生。

6) 、如发现紧迫局面, VTS应主动介入。这些紧迫局面包括有碰撞危险的船舶双方明显没有采取避让行动、有碰撞危险的双方的避让行动不协调、船舶试图近距离横越锚泊船的前方等等。因为出现紧迫局面的最大可能是船员对环境的疏忽、误判局面或误解他船意图造成避让行动不协调所致, 这时VTS应及时联系相关船舶, 告诉其正在面临的危险, 必要时告诉交会船的船名、意图等。

7) 、提供航行通 (警) 告信息。包括水上水下施工作业、打捞作业、大型拖带作业、特殊航行船舶、船舶失控、船舶走锚、沉船沉物、碍航物、助航设施的状况等信息。由于这些信息具有偶然性、突发性的特点, 船舶可能不能及时了解, VTS就应该提供相关的信息, 以便船舶能够及时采取有效措施, 确保航行安全。

8) 、提供违章船舶和紧急情况的信息。船舶的违章航行、锚泊是导致船舶发生水上交通事故的一个主要原因。船舶发生舵机失灵、主机失控和走锚等紧急情况也导致水上交通事故的另一个主要因素。VTS获悉上述信息后, 应在第一时间发布航行警告, 并提醒相关的具体船舶及早采取措施, 避免碰撞事故的发生。

9) 、对不熟悉宁波港的船舶提供港口基本信息。包括港口规章、报告线点、适用频道、锚地位置等。

4、注意事项

VTS在向船方提供信息服务时, 要注意以下原则:

1) .如可能, 应使用IMO标准航海通信用语, 语言尽量简洁, 表述清楚, 使对方易于理解。

2) .在“信息”中应用语言学策略来暗示“建议”, 与外轮对话时加上“advice”。

3) .尽量减少涉及船舶应知应会的内容, 避免冗余的、含糊的、无目的的、为提供服务而服务的“叨唠”, 体现效能化海事的特点, 也有利于树立海事机构在VHF上发布的信息的严肃性、权威性。

4) .播送较长信息时, 在人工频道作信息提示后, 转换到专用的信息频道, 减少对工作、安全频道的占用。

5) .信息的发布宜早勿晚, 这在协助船舶避免紧迫危险时尤其重要, 及早提供的信息可为船舶赢得宝贵的避险时间。

6) .要明确, VTS的咨询信息是服务性和建议性的, 不具强制约束力, 不要求船舶强制执行。

参考文献

[1]吴义领.实现连云港VTS可持续发展的几点建议.连云港海事局.海事期刊.2005年第二期

[2]IALA.VTS手册

利用VTS资源提高引航服务质量 第4篇

利用VTS资源提高引航服务质量

阐述了目前引航机构在制定引航计划和安全引领船舶上面临的问题,剖析了引航机构自建引航监控系统存在的缺陷,提出利用VTS资源来监控引航工作,达到提高引航服务质量和节约资金的目的.

作 者：郑永俊 作者单位：广州海事局,广州船舶交通管理中心,广东,广州,510700刊 名：中国水运(下半月)英文刊名：CHINA WATER TRANSPORT年，卷(期)：9(5)分类号：U691+1关键词：VTS AIS 引航服务质量

VTS在我国海事监管服务中的作用 第5篇

V T S (船舶交通管理服务) 实际上是在航行安全理论框架内, 发挥其交通态势全面掌控的优势手段实现对水上交通安全和效益的有效保护。作为高科技的监控手段, VTS在改善通航秩序、保障交通安全、提高交通效率和保护水域环境等方面发挥了极为重要的作用。由于诸多原因, VTS的作用还未得到充分、正确认知。

在我国, VTS的定位是管理与服务并重。1982年在宁波建成首个VTS以来, 目前建成和在建VTS多达40余个, 是世界上建成VTS最多的国家, 基本覆盖沿海所有重要港口水域。海事管理格局中, VTS已经成为一种重要力量。

1、VTS作用的表现

1.1 维护水上交通秩序, 改善水域通航环境

VTS全天候监控水域, 有效纠正交通违法行为, 监视水域异常情况, 引导船舶有序航行, 维护良好的水上交通秩序。巡逻艇现场巡查只能起到微观管理的作用, 缺乏宏观管控手段, 而VTS能够为巡航检查和违法查处提供支持保障。VTS发现船舶违法、事故险情、航道拥堵和航标异常等现象, 通过发出指令或建议、发布航行警告、指挥巡逻艇前往查处等方式处置, 从而实现对现场执法管理的宏观调控, 变被动型管理为主动型管理, 提高效能。实践证明, 每一个VTS运行后, 其覆盖水域违章现象都持续减少, 一般至少80%以上, 通航环境明显改善。

1.2 保障船舶航行安全, 减少水上交通事故

通过对水上交通连续监控, 及时发现潜在危险, 及早提供提醒、警告及其他信息服务, 有效避免船舶紧迫局面和危险后果。大风、浓雾等恶劣气象海况是水上交通事故的重要诱因, 这一作用在恶劣气象海况应对管理中尤为突出:一是恶劣气象海况来临前通过V H F及时播发预警信息;二是当船舶受强风、强流影响出现偏航、走锚时, 通过连续监控可及早采取措施;三是恶劣气象严重影响航行安全时, 通过采取交通管制等措施应对;四是船舶发生事故险情, VTS凭借信息和通信优势, 及时组织有效救助。我国运行VTS的港口和水域, 在船舶流量持续增加情况下, 5年平均事故数减少都在30%以上。

1.3 实现交通流组织, 提高船舶交通效率

VTS实现对整个通航态势的把握, 根据交通流量和通航环境情况及港口船舶动态计划实施船舶交通流组织。

1) 特定水域的制度化交通组织。如吴淞VTS对长江口北槽的“编队”组织管理, 每潮水通行大型船舶由原来的18~20艘增加到目前的50艘, 通过能力提高了一倍多, 仅此一项全年可创经济效益近1亿元;宁波VTS对北仑港区矿石码头及周边水域 (15个泊位共用一各港池) 实施交通流组织, 使极为狭窄的受限水域完成年靠泊量4000余艘次, 吞吐量近8000万吨, 事故险情接近为零。

2) 特殊时段的临时性交通组织。如因水上交通事故或重大水上作业实施临时交通管制。

3) 重要水域的船舶定线制。按照定线制要求, 船舶各自靠右, 各行其道, 但有些船舶随意穿越或反航道、长时间占用分割带航行, 是诱发事故的重要原因。V T S通过监视船舶是否在规定航路内行驶, 及时提醒船舶纠正违反定线制行为, 保障船舶定线制的有效实施。

1.4 支持水上防污染行动, 有效保护水域环境

随着船舶数量和大型化程度不断增加, 特别是危险品船舶及携带大量燃油的大型船舶日益增多, 水域环境保护问题日趋严峻。VTS凭借其特有的监控、信息和支持联合行动等优势, 在水域环境保护方面发挥独特作用。

1) 污染预防。船舶污染事故往往由碰撞、触损、搁浅等交通事故引起, 而VTS在事故预防方面具有突出作用。利用VHF和雷达影像, 结合ECDIS (电子海图) , 实时与船舶进行安全信息动态交换, 监视航路、协助避碰、恶劣天气海况下提供准确的安全信息, 发布指令性建议, 避免事故发生, 进而预防污染。

2) 污染治理。一旦发生污染事故, VTS凭借其在通信上的优势和监控上的便利以及对船舶动态信息的掌控, 为协调其他相关部门参与污染治理提供支持。

3) 污染源确认。VTS通过其收集和查询有关船舶动态、船舶状况以及水域信息的功能, 在发现污染源和查找肇事船舶中发挥实际作用, 协助相关部门调查确认造成污染事故的船舶, 并提供相应证据。

1.5 直接服务港口生产, 提高港口营运效能

1) 协助引航。引航员经常从VTS获取信息, 提高引航的安全和效率。如遇异常情况, 正常引航任务难以完成, 可通过VTS的引导进行岸基引航。

2) 协助调度。目前港口调度部门大多利用V H F与船舶联系, 对船舶的位置、速度、周围环境等缺少感性认识。而VTS具有通信能力强、交通图像实时显示等优势, 调度员利用VTS信息资源, 有助于准确掌握船舶动态 (包括助泊拖轮等) , 合理科学调度。

3) 服务V T S用户。如, 接受船舶代理、码头单位信息咨询等。

4) 提高港口资源利用。以锚地资源为例, 随着港口快速发展, 锚地资源普遍紧张, VTS虽然不能从根本上解决, 但能缓解锚地短缺的压力。通过全面掌握锚地实际使用情况, 监视是否规范锚泊, 提供锚位信息, 合理安排锚位, 维持锚泊秩序, 提高锚地利用率。2007年, 宁波海事局成功推行了我国首个“定点锚泊制度”, 要求船舶在指定的锚位锚泊, VTS的有效运行为定点锚泊制度的实施提供了强有力的手段保证。

1.6 丰富海事监管手段, 优化海事管理

1) 提供现场证据, 增强海事威慑力。水上现场证据容易消失, 对违法船舶、事故船舶尤其是肇事逃逸船舶调查取证较为困难。但通过VTS的重放系统可以重现“现场”, 提供可靠的证据, 提高了海事的公信力和威慑力。据统计, 超过80%的海事调查涉及VT S音像资料的取证。VTS震慑消除了肇事者的侥幸心理, 从根本上遏制肇事逃逸现象。

2) 评估辖区安全, 提供决策依据。安全评价的基础是交通调查, 包括交通状况和事故情况等。VTS为评估通航安全提供翔实的基础资料和事实依据。利用VTS图像进行交通调查相对简单、全面和实用, 通过VTS数据库进行计算机模型和数学模型试验, 使得分析水域航行安全更为简便、科学, 并可总结出影响安全的因素, 为制定针对性监管措施提供依据。

3) 利用信息平台, 实现管理集约化。各VTS在所属海事机构中基本形成水域现场监督管理的信息中心、指挥中心和协调中心。大多数VTS已经搭建了较为完善的管理信息平台, 由以往单一的船舶动态监控发展到动态管理、海上应急、预警预控、引航管理、搜救值班、进口岸审批、违章查处等多种业务管理, 实现海事管理集约化。

2、VTS作用的实现

VTS具有六大基本功能:交通组织、信息服务、助航服务、联合支持、数据收集评估, 这是其发挥作用的技术基础。VTS能否有效发挥作用, 关键在于其运行管理。

VTS最初产生于船舶交通管理, 而后“管理”一词引起异议, 于是逐渐采用“船舶交通服务”概念。2007年12月, 国际航标协会讨论了“船舶交通管理” (V T M) 的定义:“是一种措施加服务网络的战略举措, 目的是加强航运安全、高效、保安, 保护海洋环境, 并能增强VTS功能, 这些服务和措施可以在全球范围内通用。”

1 9 9 4年全国V T S“宁波会议”, 确立了其管理地位:VTS不仅是在传统管理模式中增加一种辅助管理手段, 而且是水上安全监督管理的枢纽;水上安全监督管理特别是水域、环境、秩序的管理, 要以VTS系统为主线和中心, 有机结合传统的监督手段, 形成严密、高效的监控系统, 促进交通安全、效率、环保, 从而增强管理辖区水域的整体能力。我国确立VTS管理和服务并重, 充分考虑到水上交通管理的实际, 具有鲜明的中国特色和管理色彩。

1) 法律依据。《海上交通安全法》第十四条规定“船舶进出港口或通过交通管制区、通航密集区和航行条件受限区域时, 必须遵守中国政府或主管机关公布的特别规定。”航行秩序特别规定诸如:船舶分道通航制、定线制、报告制、港口限速或通信规则等。

2) 行政授权。VTS由中华人民共和国海事局设立, 对外通过《船舶交通管理系统安全监督管理规则》来规定船舶及VTS的权利和义务, 对VTS区域内的相关事项根据相应法规管理。VTS为公共性质的社会管理, 具有一定行政主体资格。范围内的职责, 可以自己名义作出。而对海事调查、行政处罚等其他事项, VTS则以其所属机构名义作出。

3) 实际地位。由于VTS具有独特的管理作用, VTS中心在我国各海事机构中, 无论是对外管理服务, 还是在内部机构序列, 都有着较高的地位, 主要表现在领导重视、建制规格较高、业务范围较广、海事影响力大、辖区安全贡献度高等。

3、VTS作用的认识

V T S具有强大的海事管理和服务功能。但应客观认识到, VTS由于其设备局限性、运行体制、人员素质等因素的制约, 以及自然条件和船舶故障、船员疏忽等因素的影响, 希望依靠VTS来完全避免事故是不现实的, 船舶不能过于依赖VTS的有效提醒来避免事故, 社会也不应超越VTS的局限性来对其监管服务提出过高要求。

以往, 随着VTS管理功能的不断发掘, 我国VTS运行出现了偏向监管功能的趋势。近几年来, 随着社会环境和服务理念的转变以及VTS功能的不断拓展, VTS服务功能再次受到海事和社会各界重视。对此, 我们不应简单地强调其中的监管或服务功能, 同时人为弱化或摒弃另一功能, 而应从实际出发, 客观分析VTS的类型、局限性、实施目的、服务需求等, 把VTS能够做到的工作在制度或法律上确认, 不断完善运行机制, 充分发挥VTS效能。海事机构要切实利用VTS对重点水域的交通流进行有效控制, 对重点船舶进行有效跟踪, 对危险倾向进行有效提醒, 实现“装备现代化”、“队伍专业化”、“管理精细化”、“服务品牌化”。各V T S应结合自身岗位职责, 树立争创服务品牌的强烈意识, 在服务中体现和谐, 在和谐中提升服务, 实现海事又好又快发展, 为地方经济和我国航运经济作出更大贡献。

4、结束语

VTS作为海事监管服务必不可少的手段和工具, 作用多, 功能强, 而且可以进一步拓展发挥, 但我们对其作用和功能要有客观、全面的认识, 防止极端化。我国对VTS的定位基本正确, 符合水上交通管理实际, 但也要注意其片面化倾向。V T S的作用、地位、发展具有动态的内在关系, 根据科学发展观理念, 不断加强V T S法制建设、运行管理、队伍建设以及系统自身的建设, 更好地发挥其应有作用, 巩固其特殊地位。

摘要：立足我国VTS运行管理实际, 分析其在海事监管服务中的关键作用, 围绕VTS“作用—地位—发展”的动态性内在关系, 根据科学发展观理念, 提出以提升VTS运行管理质量为核心的发展设想。

VTS系统 第6篇

随着我国经济建设的不断进步, 水运物流业得到了长足的发展。各大沿海和内河港口船舶往来极为频繁、交通流密集, 加之船舶趋于大型化, 增加了海事监管难度。目前, 在海事管理中主要依赖VTS与AIS系统对内河的船舶、货物、航道、桥梁、船闸、港口、码头等重点对象进行信息探测, 然而2个系统间没有很好的信息交互, 基本处于独立工作的状态。当船舶通过一些有环境因素干扰或者信号较弱的地区时, 2个系统的信号传输与获取难度增加, 想要获得准确的船舶状态信息更为困难。运用信息融合技术将AIS与VTS的底层数据互相结合, 当某个信息源受到干扰或者单一网络不稳定的时候, 可以通过其他信息源提供信息, 增强了系统的鲁棒性与可信度, 扩展空域与时域的覆盖范围, 改善探测的性能。这对于内河航运船舶航行的控制与管理, 以及全流域的交通出行信息服务有十分重要的作用和意义。

1 AIS与VTS系统概述

1.1 AIS系统

船舶自动识别系统 (automatic identification system, AIS) 是整个海事管理中最为重要的系统之一。AIS几乎涵盖了船舶行驶时的所有信息, 并能在电子海图上显示所有船舶的航向、航线、船名等[1]。

AIS的主要特点如下。

1) AIS的信号是甚高频信号, 可以在船与船之间形成信息网络, 显示周围船舶的信息。

2) AIS系统中包含了船载GPS的定位信息。

3) AIS的位置信息采用经纬度表示法。

4) AIS随着目标的运动状态改变 (如航向或航速变化) 而采样时间也会发生变化, 一般为2~180s, 见表1。

5) AIS对于位置信息的采集精度比雷达高1个数量级, 但是对于航速的采集比雷达要差。

6) AIS上有船舶惟一的9位码标示, A类的AIS还会有海图的显示。

1.2 VTS系统

船舶交通服务 (vessel traffic services, VTS) 是旨在增进船舶交通安全、效率和环境保护的, 由主管当局实施的1种服务。该服务应具有与交通管理系统相互配合并对VTS区域内产生的交通状况进行响应的能力[1,2]。

VTS是由若干先进的电子设备组成的信息系统。它主要包括:VHF通信子系统、雷达子系统、雷达数据处理子系统、信息传输子系统、交通显示及操作控制子系统、信息管理子系统等。其中, 雷达系统是VTS的核心部分, 用于探测重点区域内船舶的信息, 雷达子系统的主要特点如下。

1) 所获取的目标信息主要是动态数据、因此对于目标航速的测量更加准确。

2) 位置信息采用极坐标表示法。

3) 信息的采样时间间隔一般为3s。

2 融合模型的研究与设计

2.1 模型结构设计

针对长江航道通信信息管理系统以及航道内船舶通信的现状, 采用分布式的融合结构模型, 对VTS与AIS分别得到的航迹信息进行融合, 其结构见图1。

首先, 来源于AIS和VTS的原始信号, 通过Kalman滤波器进行信号的预处理, 得到相对准确的目标航迹跟踪信息。跟踪信息进入融合中心中, 先进行数据的时空对准, 把不同时空域下的信息转化到同一坐标系下, 再进行多条航迹信息的关联, 寻找出彼此相对应的信息。最后, 将关联信息通过融合算法进行航迹融合, 得到更为准确的航迹数据。

2.2 信号的预处理

VTS雷达信号和AIS信号中, 会掺杂一定的杂波, 一般通过滤波算法对信号进行预处理, 来获得较为准确的目标航迹跟踪信息。

Kalman滤波技术最先是由R.E.Kalman于1960年提出, 通过无偏最小方差为最优准则, 用状态方程为数学工具, 采用递推公式从而得到最优估计值的1种线性滤波理论。Kalman滤波技术也是状态估计技术的1种, 状态估计的目的是对目标过去的运动状态进行平滑、对目标现在的运动状态进行滤波和对目标的未来运动状态进行预测, 这些运动状态包括目标位置、速度和加速度等[3]。

对于线形时不变离散系统的一般状态方程和量测方程为

式中:X (k+1) 是k+1时刻的系统状态, Z (k+1) 是观测值。Φ (k) , Г (k) 为系统参数;Φ (k) 为状态转移矩阵;Г (k) 为输入控制加权阵;u (k) 为控制信号;G (k) 和V (k) 分别为过程噪声分布与高斯白噪声序列。

由上述方程衍生出的Kalman滤波方程, 即状态更新方程和量测更新方程:

1) k+1时刻的状态预测。

2) k+1时刻的协方差预测。

3) 滤波器的增益为

式中:S (k+1) 为观测的预测误差的协方差;R (k+1) 为量测误差的协方差。

4) 滤波更新值。

5) 滤波误差的协方差矩阵

在式 (3) 、 (4) 中通过k时刻的状态、协方差完成对k+1时刻的状态和协方差进行先验估计预测。在前2式的基础上得到滤波器的Kalman增益, 即式 (5) 、 (6) 。在获取到Z (k+1) 后, 将前面的先验估计与之结合得到改进的后验估计, 即滤波的更新值方程 (7) 和滤波误差的协方差矩阵方程 (8) 。根据上述Kalman算法原理, 对带有随机性噪声信号的VTS与AIS数据进行预处理, 从而就可以得到较为准确的航迹跟踪数据。

2.3 时空对准

融合中心分别获得了预处理后的AIS与VTS的航迹跟踪信息, 但2路信号属于不同坐标系, 且采样时间各异, 无法实现航迹关联与融合。因此, 需要通过时域和空域的对准转化到同一个参考系中, 并用相同的采样时刻进行描述。

2.3.1 时域对准

由表1和雷达子系统的采样特点可知, AIS与VTS的航迹信息序列在时间上是不一致的。笔者在采用时间插值校准方法时考虑到了航速和航向是随机变化的情况, 其主要思想是:船舶在航行过程中, 但是在相对较短的一段时间内还是可以视其为匀速直线运动, 从而得到所需时刻的船舶航行信息[4]。公式如下。

式中:T1<T<T2;T1和T2时刻的位置信息为 (λ1, φ1) , (λ2, φ2) 。

2.3.2 空域对准

在空域方面, AIS采用的是WGS-84坐标系的经纬度表示[4], 而VTS雷达信息采用的是极坐标表示, 二者处于不同的参考系中。空域对准就是将它们统一于同1个参考系中。

1) 对于AIS的经纬度信息, 需要使用高斯-克吕格投影公式[5]转化到平面坐标系中。

式中:λ为从中央经线起算表示精度;θ为纬度;S为由赤道至纬度φ处的子午线弧长;N为纬度φ处的卯酉圈曲率半径;η为地球的第二偏心率;a、b则分别为地球椭球体的长短半轴。

2) 对于VTS雷达信息, 则可以直接通过极坐标转换为直角坐标的方法进行:

式中:R为距离;θ为方位角。

2.4 航迹关联

由于航道内可能同时存在多条船舶, 同一区域内会探测到大量的AIS与VTS雷达信号, 且这些信号还会彼此重叠。因此, 需要通过航迹关联来一一确定信号归属。模糊双门限关联法是基于模糊数学的通过关联隶属度函数来判断数据序列彼此间相似程度的1种典型航迹关联算法[6,7], 其过程主要分为三步:

1) 构成单因素集合。模糊因素级分为3类, 第1类处于相对位置空间, 第2类处于直角坐标空间, 最后1类则是处于三维空间。笔者采用相对位置来进行描述, 选取的AIS与VTS信息的模糊因素, 如式 (13) 中所示。

式中:a1为t时刻的位置间的欧氏距离;a2为t时刻的方位角间隔;a3为t时刻的船舶行驶速度差值;a4为t时刻的船首像位置差, 它们共同构成模糊集A={a1, a2, a3, a4};rp、Aq分别表示任意取第p个雷达序列和第q个AIS序列, 而d、θ、V、G分别为欧氏距离、方位角、速度和船舶。特别的是, dAq和θAq在时空对准中已经进行了相关的坐标转换与单位匹配。

2) 计算综合评判矩阵。构造评价集合Q={1, 0}, 集合中分别用1和0表示二者信息的相关与否, 则单一隶属度评判矩阵R就是集合A与Q的模糊关联阵。R可以表示为:

矩阵中, rs1pq (t) 为t时刻, 因素s (s={1, 2, 3, 4}) 的关联隶属度, 一般视其为正态分布且τs={0.01 0.01 0.1 0.1}[6], 见式 (15) , 而非关联度rs2pq (t) =1-rs1pq (t) 。

得到单一隶属度评判矩阵R后, 经过加权矩阵运算就可以得到综合评判矩阵Wpq。其运算过程如下。

式中:Add=[x1x2x3x4]为权重矩阵, 其取值为{0.45, 0.2, 0.25, 0.1}[6];w1pq (t) 、w2pq (t) 分别为所选AIS与VTS信息的关联度和非关联度。

3) 模糊双门限评判。以所取得的某个雷达信息为固定值, 依次取t时刻n个AIS的坐标序列并通过上述步骤1) 、2) 获得n个综合评判矩阵, 取它们中最大的w1pq (t) 。设第一门限值F1和累计参数H (t) , 并使H (0) =0。若max[w1pq (t) ]≥F1 (一般取值为0.75) , 则H (t) =H (t-1) +1。通过时间逐点对门限值进行判断, 当H (t) ≥F2 (一般取值为10) 时, 所选的这组信息序列为相互匹配的对应序列, 从而达到了航迹关联的目的。

2.5 航迹融合

经时空对准和航迹关联后, 融合中心得到了在同一坐标系下相互关联的船舶航迹信息。根据2.2节中系统k+1时刻的后验估计方程 (7) 与量测方程 (2) , 结合式 (5) , (8) 以及AIS与VTS系统间的数据相关关系就可以构建Kalman融合公式

式中:S为样本误差的方差;N为传感器个数;X为实际的测量值;A为融合结果。

如式 (17) 中所示, 每个传感器所测得的数值在融合信号中占有的比例, 由其样本误差的方差所决定, 即样本误差的方差越大, 信息的可信度就越低, 权重就越小, 反之则影响度越大。根据上述融合算法原理, 进行鲁棒性测试设计, 见图2。

图2中, 在同时模拟了3个信号后, 让其中2个出现故障, 使得滤波估计信号严重失真, 只有1个信号正常工作。测试表明, 通过上述算法对信号进行融合, 最终获得总的滤波信号并没有受到过多影响, 依然十分接近于标准信号, 达到了融合的效果, 增强了系统的鲁棒性。

3 融合模型的仿真与分析

3.1 AIS与VTS信息融合的仿真设计

以Matlab作为仿真工具, 针对内河航运船舶的具体情况, 通过分布式的融合模型与算法对AIS和VTS雷达信号进行航迹融合的设计与仿真。由于Kalman滤波器噪声滤除效果良好, 仿真设计时可以直接对预处理后的跟踪信号进行模拟。

首先, 假设在一段时间 (0~50s) 内, 在VTS雷达子系统和AIS系统的覆盖范围内一共出现了4条船舶, 分别用代号A, B, C, D来表示, 见图3。它们中B, D装有船载AIS终端, 而A, C作为对照组, 仅仅能够获取到其雷达信息。其中船舶A一直处于停泊状态, 用“五角星”来表示它的航迹位置探测信息。船舶B先做匀速直线运动并逐渐远离雷达站, 而后在保持航向不变的情况下做匀加速运动, 用“星号”和“圆圈”分别表示其AIS与VTS雷达获取的位置信息。船舶C作为航迹关联的干扰项, 其运动趋势与B相类似, 它的位置数据在图像中用“菱形”表示。船舶D与B, C方向相反, 且随着与雷达站距离的减小, 它的速度也不断地变慢, 图中用“方形”和“x号”分别表示其雷达和AIS探测数据。此外, 系统中雷达的位置和航速探测精度分别为±10m与±1m/s, 而AIS的是±5m与±3m/s。

根据分布式特征级融合模型, 通过Matlab仿真程序, 把AIS与VTS的初始信号数据依次经过时空对准、航迹关联与数据融合的处理, 得到仿真结果见图4, 5。

图4中, 融合模型系统成功地选择了与B, D信号的AIS数据实际对应的VTS航迹, 这与最初的设计结果相吻合, 说明模糊双门限算法是可行的。

图5中, 十分清晰地显示了使用融合算法之后的AIS与VTS的融合航迹结果, 即图中的融合信号曲线, 十分接近于实际标准信号, 说明融合模型设计是成功的。

3.2 融合效果比较和分析

通过将B, D 2船的AIS, VTS和融合信号分别与标准信号值做差, 来对仿真设计模型与算法的融合效果进行分析, 见图6。

从图中不难看出, 通过Kalman融合所获得的B、D 2船的数据无论是在速度还是位置方面相对原始的AIS和VTS雷达信号其精确度均有提升, 说明融合模型设计是有效的。

4 结束语

针对我国内河航运AIS和VTS系统的现状, 设计了分布式信息融合模型。原始带噪信号通过kalman滤波后, 达到了去噪的预期效果。通过时空对准、模糊关联和kalman融合完成了在多条船舶航迹信息下的AIS与VTS雷达信息的配对和融合, 仿真结果表明, 位置和速度的探测精确度均有不同程度的提升, 并且使得系统的鲁棒性大大提高。AIS与VTS中关于航道水文气象, 船舶内部状态等信息的融合问题是下一步的研究重点。

参考文献

[1]Changchuan L, Hai L, Lina L, et al.Development of the integrated target information system of the marine radar and AIS based on ECDIS[C]∥Beijin:Wuhan university, Wireless Communications, Networking and Mobile Computing, 2009.WiCom&apos;09.5th International Conference on.IEEE, 2009:1-4.

[2]Wawruch R.Quality of information about tracked vessel in VTS centre[C]∥2004.Proceedings Elmar2004.46th International Symposium.IEEE, Zadar, croatia:Tankerska Plovidba Zadar, Electronics in Marine, 2004:95-100.

[3]曲春晓, 陈伟.卡尔曼滤波在飞行器姿态获取系统中的实现[J].交通信息与安全, 2011, 29 (6) :139-142.

[4]李维运.VTS中雷达和AIS信息融合算法探讨[J].中国水运, 2006, 6 (7) :116-118.

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[6]王停停.AIS与雷达动态信息融合算法的研究[D].大连:大连海事大学, 2012.

VTS系统 第7篇

针对PPI显示系统中存在的一次回波数据处理问题[3],可通过下面两种方法进行解决:

(1)通过软件实现雷达视频回波显示。需将数字化的雷达视频回波数据从极坐标转化为直角坐标系实时显示。经坐标转换后,灰度图像映射不能填满整个屏幕,而距离圆心中心越远,缺损越大,从而形成了摩尔纹。利用Directx3D技术下的PPI (Plane Position Indicator)显示采用远区补偿方法并结合图层融合消除这一问题。

(2)通过网络接收回波数据较大时,通常会出现丢包现象和数据实时刷新问题。因此采用合理的数据处理方法,将影响到雷达回波的显示。利用多级缓存和求均的方法,回波数据可得到较好的修正。

1 系统工作原理

雷达系统由天线、伺服系统、收发机构、定时处理、信号处理板、中心机和终端PP显示等子系统构成[4,5,6,7]。

伺服机构控制天线转动,收发机构将接收到的目标信息,通过定时器定时传送到信号处理板,信号处理将各扫描方位上的回波信号进行数字化采样,形成回波数据包,回波数据包通过PCI总线发送至中心机,中心机通过千兆以太网将回波数据转发至显控终端,PPI在回波数据包的驱动下实现实时回波显示。雷达工作示意图如图1 所示。

2 PPI显示坐标转换

系统PPI显示使用的显示器分辨率为1 920 ×1 080,每条回波扫描线由500 个像素点组成,显示区域大小为1 000 ×1 000 个像素。显示圆心坐标(500,500),圆距离半径为500。

在距离方向将极坐标转换为直角坐标公式如下

其中,(x0,y0)为极坐标圆心;ρ 为圆半径,对应屏幕坐标如图2 所示。

回波数据对应的单色灰度颜色变化范围为0 ~255 之间,回波信号使用Byte进行量化和表示,每次采集500 个回波点。本系统的天线扫描周期约3 s,PPI方位波束周期分为8 192、4 096、2 048 这3 种,针对不同量程波束周期及每帧数据量大小变换在10 000 ~200 000 之间。

采用查表方式,以方位角 θ 和距离 ρ 组成的极坐标地址空间与显示存储地址(x,y)的直角坐标地址空间的映射关系,并用查找表的方式反映该种映射关系,即(ρ,θ)为表的索引,(x,y)为表的内容,极坐标与对应直角坐标的关系变为地址与内容的映射关系,查找表的内容事先根据坐标转换基本原理经高精度计算得到。

3 数据缓存机制

中心机采用千兆以太网方式每隔1 ms将32 kB的回波数据送出,显控终端接收到32 kB大小的数据后,将目标信息实时刷新显示。由于数据不同量程的数据量大小不同,UDP网络接收数据会出现数据丢失问题,因此需将接收到的数据进行二级缓存,数据缓存示意图如图3 所示。通过不断更新缓存区数据,实现回波数据的实时更新。

4 Direct3D纹理图层融合

系统PPI显示共有4 个图层,分别由视频层、方位距标层、遮蔽区域绘制层和属性层构成。不同层之间需进行融合,利用Direct3D的图层融合技术,对各纹理层进行图层叠加,完成多纹理层的同一画面显示。Direct3D图层融合效果函数代码示例如下,多图层融合效果如图4 所示。

5 远区补偿方法

由于从直角坐标转换成极坐标所固有的非线性影响及方位与雷达触发的异步关系,会出现回波远区分裂的现象。结合查表法使坐标转换中正、余弦函数值的精度达到10- 3,并采用插值算法在一次方位处理完成后,下一次触发到来前,再以当前的回波值辅以新的方位进行显示处理。方位插值前后的示意图如图5 所示。

在1 000 ×1 000 显示区,该区域范围圆周的像素数为2 π ×10 000,通过插补方位处理后,插入后方位数量为8 192 个,并可消除摩尔纹。远区补偿方法效果如图6 所示。

令波束方位为n~m,x∈[n,m];采用线性插值做方位x处插值,A表示回波,则任意两回波处插值的回波可表示为Ax=(Am+An)/2。

如上图可看出,通过远区补偿摩尔纹消失,因此可有效地解决远区回波分裂现象。

6结束语

本文主要利用Directx3D技术下VTS雷达的PPI显示,针对远区一次回波图像出现的损失问题,采用远区补偿方法结合Direct3D技术的图层融合,实现了图像显示的修正。同时解决了网络传输过程中出现的回波数据丢失问题。在回波实时处理中采用二级缓存方法,实现了数据的实时更新,系统软件采用VS2005对本方法进行了开发验证。

摘要：针对VTS雷达一次回波的处理及显示问题,提出了优化坐标快速转换及回波数据实时显示处理的方案。该方案采用环形队列和二级缓存机制解决了实时接收数据丢包问题;并采用远区补偿方法结合Directx3D技术下的多图层融合解决了由坐标转换带来的图像缺损产生的摩尔纹,同时对回波显示进行了修正,且实现了多量程下的回波显示。该设计在节省系统资源的同时取得了更快的显示速度和更好的显示效果,并已在实际工程中得到了验证。